KR101644447B1 - 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일종의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심에 관한 것이며, 전력설비 기술분야에 속한다. 상기 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 변압기 철심은 구조가 같고, 단면이 반원형과 비슷한 형태로 이루어지는 3개의 사각형 프레임으로 조합된다. 상기 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조방법은 절단단계, 권취단계, 조립단계, 어닐링단계 및 성형단계를 포함한다. 본 발명의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심은 재료를 절약하고, 소모를 낮추며 소음을 낮추고, 삼상이 균일하게 되며 코일로 감쌀 필요가 없고, 성능이 안정적이며 합선 방지 기능이 높은 장점이 있다.

Description

입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF AMORPHOUS ALLOY TRANSFORMER IRON CORE HAVING THREE-DIMENSIONAL TRIANGLE STRUCTURE}

본 발명은 일종의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기에 대한 것이며, 더 자세하게는 일종의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조 방법에 관한 것이다.

에너지 절약은 절약형 사회를 만드는 데에 반드시 있어야 하는 국가정책이다. 비정질 합금 변압기는 에너지 절약 및 친환경 성능이 있어서 가장 이상적인 신세대 변압기로 점점 더 많이 이용되고 있다. 현재 일반적으로 사용되는 비정질 합금 변압기 제품의 철심은 주로 3상5선식 구조와 3상3선식 구조가 있다. 상술한 두 가지의 철심 중에, 3상3선식 철심은 3상5선식 철심을 업그레이드한 것이며 상대적으로 부피가 작고 가벼우며 가공시간도 짧다는 장점이 있다. 그러나 상술한 두 가지의 철심은 모두 직사각형 구조로 이루어지기 때문에, 변압기의 사이즈는 비정질 합금재의 너비에 의해 제한되고, 제조설계의 활용성이 떨어지며 무게도 무겁고 원가가 높으며 부피가 크고, 가공시간도 매우 길다. 또한, 변압기의 규격은 비정질 합금편 재료의 제약을 받을 수 있고, 설계 및 제조하기 용이하지 않으며, 생산원가도 매우 높다는 단점이 있다.

원리를 분석하여 볼 때, 3상3선식 구조의 철심과 3상5선식 구조의 철심은 모두 평면구조로 이루어지므로, 각 코어 기둥의 자로 길이가 달라서 3상 배전의 균형을 유지할 수 없고, 상부 철요크와 하부 철요크의 사이의 결합틈에 의해 고 에너지 소모 영역이 생길 수 있고, 비정질 합금재의 고투자율 특성을 충분히 발휘할 수 없게 되며, 결합틈의 빈틈으로 인해 에너지 소모를 증가시킬 수 있다. 또한 직사각형의 철심과 변압기코일은 제품의 합선을 방지할 수 있는 기능에도 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 종래기술의 비정질 합금 변압기 철심의 원가를 낮추고, 종래 제품의 성능의 부족함을 개선시킬 수 있는 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심은 구조가 같고 단면이 반원형과 비슷한 형태로 이루어지는 3 개의 직사각형 프레임으로 조합된다. 그 제조방법은 아래와 같은 단게를 포함한다.

(1) 절단단계

정해진 너비를 가진 직사각형 비정질 합금 와이어를 사다리형태로 이루어진 와이어로 절단하는 절단단계;

(2) 권취단계

직사각형 모듈을 사용하여 내부를 지지하며, 단일 프레임의 제1차권취부가 형성될 수 있도록 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어의 시작 헤드부를 내측에서 외측으로 층층이 권취하고, 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어를 와인더에서 설정되는 방향으로 진입시킨 후에 상, 하 양단이 외부로 경사되는 형상으로 귄취하고;

제1차권취부가 필요한 두께로 권취된 후에, 제1차권취부의 외층에 다른 사이즈의 사다리형태로 이루어지는 와이어를 제1차권취부의 두께로 귄취하고, 같은 방법으로 순차로 필요한 권취부의 두께로 권취하며, 하위차수권취부의 와이어의 헤드부의 너비는 상위차수권취부의 와이어의 말단의 너비와 같도록 하는 권취단계;

(3)조립단계

한 대의 완전한 비정질 합금 철심은 완전 같은 3개의 도 3의 단일 프레임으로 구성되고, 상기 단일 프레임의 두 개의 철심 기둥의 단면은 반원형과 비슷한 형태로 이루어지며, 상기 3개의 단일 프레임의 철심 기둥를 서로 접근하고 병합하여 고정시킨 후 상기 철심의 원형 철심 기둥이 조립되는 조립단계;

(4) 어닐링 단계

조립된 상기 입체 삼각형 철심을 풀림로에 투입하여 어닐링을 진행하여 내응력을 없애며, 자성을 회복시켜 철심의 성능을 향상시키는 어닐링 단계;

(5) 성형단계

상기 철심의 위치를 확인한 후에, 절연띠로 조립된 상기 철심 기둥을 싸매고, 상기 철심을 단단하고 일체형으로 만드는 성형단계.

본 발명에 있어서, 상기 직사각형 단일 프레임의 단면은 반원형과 비슷한 형태로 이루어진다.

본 발명의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심에 따르면, 구조에 있어서, 본 발명은 완전 같고 단면이 반원형과 비슷한 3개의 단일 프레임으로 조합되고, 특수 공정을 거쳐 제조된 것이다. 조합된 삼상 철심 기둥의 단면은 반원형과 비슷한 형태로 이루어지고, 각각의 단일 프레임은 몇 가지 종류의 사다리형 비정질 합금 와이어를 순차로 권취하고 조립된 단면이 반원형으로 된 일체형 프레임이다. 이는 종래기술의 비정질 합금 철심과 비교할 때, 철요크의 중량은 20%이상으로 감소되므로 비정질 합금재료의 사용량을 대폭으로 감소시키고, 철요크 위치에서 결합틈이 설치되지 않아도 되므로 열리거나 닫힐 필요가 없으며, 변압기 코일은 직접 철심 기둥에 권취할 수 있으므로 가공시간을 단축시키고, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

성능에 있어서, 이러한 비정질 합금 와이어 자체의 자기 투과 방향은 철심의 자로 방향과 완전히 일치하므로 작업할 때 진동이 작고, 종래기술의 비정질 합금의 소음 문제를 해결할 수 있다. 철심의 삼상 자기장은 대칭되고 길이도 같으므로 삼상 배전의 균형을 유지할 수 있으며, 자기저항을 대폭으로 감소시킬 수 있고, 자화전류를 효과적으로 낮출 수 있다. 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심은 철요크 위치에서 결합틈이 없으므로 고 에너지 소모 영역도 없고, 비정질 합금의 고투자율 특성을 충분히 발휘할 수 있으며, 결합틈으로 인한 소모를 최대한 감소할 수 있다. 무부하 소모와 철심의 중량은 정비례하므로 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 무부하 소모는 대폭으로 감소될 수 있다. 이러한 비정질 합금 변압기 철심의 단면은 원형과 비슷한 형태로 이루어지고 코일은 원형구조로 이루어지므로 비정질 합금 변압기는 합선 방지 성능을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 사다리 형태 와이어의 정면도;
도 2는 본 발명의 단일 프레임의 귄취 설명도;
도 3은 본 발명의 단일 프레임의 정면도;
도 4는 도 3의 A-A 단면도;
도 5는 본 발명의 단일 프레임의 사시도;
도 6은 본 발명의 단일 프레임 병합 전의 평면도;
도 7은 본 발명의 입체 비정질 함금 철심의 평면도;
도 8은 본 발명의 입체 비정질 합금 철심의 사시도.

이하, 첨부도면을 통하여 본 발명에 대해 저 자세히 설명한다.

본 발명의 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심은 구조가 같고 단면이 반원형과 비슷한 형태로 이루어지는 3개의 직사각형 프레임으로 조합된다. 그 제조방법은 아래와 같은 단계를 포함한다.

(1) 절단단계

사용된 재료의 비정질 합금 와이어의 두께는 0.025mm이고, 정해진 너비를 가진 직사각형 비정질 합금 와이어를 요구에 따라 도 1에 도시된 것과 같은 다수 개의 사다리형태로 이루어진 와이어로 절단한다.
도 1에 도시된 사다리 형태의 와이어에서 중간의 두 수직선은 와이어의 길이를 생략한 것을 표현하기 위한 선이다.

(2) 권취단계

도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 모듈(1)을 사용하여 내부를 지지하고, 단일 프레임의 제1차권취부가 형성될 수 있도록 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어의 시작 헤드부를 내측에서 외측으로 층층이 권취하고, 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어를 와인더에서 설정되는 방향으로 진입시킨 후에 상, 하 양단이 외부로 경사되는 형상으로 권취한다. 제1차권취부가 필요한 두께로 권취된 후에, 제1차권취부의 외층에 다른 사이즈의 사다리형태로 이루어지는 와이어를 제1차권취부의 두께로 귄취하고, 같은 방법으로 순차로 필요한 권취부의 두께로 권취한다. 만약에 하나의 단일 프레임의 권취부가 7개 이면, 7개 사이즈의 사다리형 와이어가 필요하고, 하위차수권취부의 와이어의 헤드부의 너비는 상위차수권취부의 와이어의 말단의 너비와 같고, 각 차수권취부의 두께는 반드시 같은 것은 아니다. 도 3은 본 발명의 단일 프레임의 정면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이며, 도 5는 본 발명의 단일 프레임의 사시도이다.

(3)조립단계

한 대의 완전한 비정질 합금 철심은 완전히 같은 3개의 도 3의 단일 프레임(2)으로 구성되고, 상기 단일 프레임(2)의 두 개의 철심 기둥의 단면은 반원형과 비슷한 형태로 이루어지며, 상기 3개의 단일 프레임(2)의 철심 기둥을 서로 접근하고 병합하여 고정시킨 후, 상기 철심의 원형 철심 기둥(3)이 조립된다(도 7 참조). 도 8 중에서, (5)는 상부 철요크이고, (4)는 하부 철요크이다.

(4) 어닐링 단계

조립된 상기 입체 삼각형 철심을 풀림로에 투입하여 어닐링을 진행하고, 내응력을 없애며, 자성을 회복시켜 철심의 성능을 향상시킨다.

(5) 성형단계

상기 철심의 위치를 확인한 후에, 절연띠로 조립된 상기 철심 기둥을 싸매고, 상기 철심을 단단하고 일체형으로 만든다(도 8 참조).

도 8은 본 발명의 입체 비정질 합금 철심의 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 3개의 단일 프레임으로 철심의 3개의 철심기둥을 조합한다. 3개의 철심 기둥은 입체 등변 삼각형으로 배열되고, 조합된 철심 기둥의 단면은 원형과 비슷한 다변형으로 이루어진다.

비정질 합금 와이어의 두께는 통상적으로 0.025mm이고, 재질이 단단하고 쉽게 부러질 수 있다. 본 발명은 특수한 공정, 공구 및 설비를 사용하여 종래기술의 비정질 합금 와이어가 절단하기 어렵고, 철심을 제작하기 힘든 문제점을 해결하였다.

상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이고, 본 기술분야의 당업자는 본 발명의 원리 하에 여러 변경, 변형, 치환 등은 모두 본 발명의 보호범위에 속다.

Claims (2)

1. 구조가 같고 단면이 반원형 형태로 이루어지는 3 개의 직사각형 프레임으로 조합되며;
   제조방법은:
   (1) 절단단계
   두께가 0.025mm인 직사각형 비정질 합금 와이어를 사다리형태로 이루어진 와이어로 절단하는 절단단계;
   (2) 권취단계
   직사각형 모듈을 사용하여 내부를 지지하고, 단일 프레임의 제1차권취부가 형성될 수 있도록 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어의 시작 헤드부를 내측에서 외측으로 층층이 권취하고, 상기 사다리 형태로 이루어진 와이어를 와인더에서 설정되는 방향으로 진입시킨 후에 상, 하 양단이 외부로 경사되는 형상으로 귄취하고;
   제1차권취부가 필요한 두께로 권취된 후에, 제1차권취부의 외층에 다른 사이즈의 사다리형태로 이루어지는 와이어를 제1차권취부의 두께로 귄취하고, 같은 방법으로 순차로 필요한 권취부의 두께로 권취하며, 하위차수권취부의 와이어의 헤드부의 너비는 상위차수권취부의 와이어의 말단의 너비와 같도록 하는 권취단계;
   (3)조립단계
   한 대의 완전한 비정질 합금 철심은 같은 3개의 단일 프레임으로 구성되고, 상기 단일 프레임의 두 개의 철심 기둥의 단면은 반원형 형태로 이루어지며, 상기 3개의 단일 프레임의 철심 기둥를 서로 접근하고 병합하여 고정시킨 후, 상기 철심의 원형 철심 기둥이 조립되는 조립단계;
   (4) 어닐링 단계
   조립된 입체 삼각형 철심을 풀림로에 투입하여 어닐링을 진행하여 내응력을 없애며 자성을 회복시켜 철심의 성능을 향상시키는 어닐링 단계;
   (5) 성형단계
   상기 철심의 위치를 확인한 후에, 절연띠로 조립된 상기 철심 기둥을 싸매고, 상기 철심을 단단하고 일체형으로 만드는 성형단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조방법
2. 제1항에 있어서,
   상기 단일 프레임의 단면은 반원형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 삼각형 구조를 가진 비정질 합금 변압기 철심의 제조방법.

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